ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Турбулентный перенос примесей в потоках воздуха из "Вентиляция химических производств" Рассмотрим процесс распространения примесей в турбулентном потоке воздуха. Пусть в некотором сечении потока в плоскости Р имеется источник, выделяющий примеси О (в г/ч) (рис. П-3). Предположим, что поток свободно проходит через плоскость Р. Выбираем расположение осей координат такое, при котором ось д параллельна вектору усредненной скорости и направлена навстречу потоку. [c.37] На рис. П-З отложим величину qg, совместив с осью г ординату графика изменения концентраций вдоль оси х. Плоскость Р, расположенная в начале координат, разделяет все пространство на два полупространства. Справа находится полупространство, расположенное по отношению к плоскости Р с наветренной стороны, в котором процесс диффузии происходит навстречу потоку воздуха. В полупространстве, расположенном слева, на заветренной стороне, направления процесса диффузии и потока совпадают. [c.39] Выводы, приведенные ниже для случая бесконечной плоскости, могут быть с некоторым приближением распространены и на случай конечных размеров этой плоскости, когда расстояния л малы по сравнению с размерами плоскости Р. [c.39] Рассмотрим правое полупространство, в котором поток воздуха направлен на источник. [c.40] На рис. И-4 приведены кривые распределения концентраций во встречном потоке. Г рафик построен по формуле (П, 42). На оси ординат отложены (т. е. величины концентраций в долях от начальной), а по оси абсцисс — расстояния от источника х (в ж). На графике нанесены кривые для различных отношений скорости потока о к коэффициенту турбулентного обмена А. Отношение и/Л принято в пределах от 1 до 50, что соответствует обычно имеющимся в заводских вентилируемых помещениях величинам скоростей воздуха и значениям коэффициентов турбулентного обмена А. [c.41] На основе сделанного вывода о распространении примесей от источника навстречу потоку воздуха автором предложены конструкции местных отсосов (см. главу IV). [c.42] Для расчета по формулам (11,40)—(II, 42) необходимо знать коэффициент обмена А. [c.42] При ламинарном потоке процесс переноса примесей определяется молекулярной диффузией и при расчетах в формулы (II, 30)—(II, 42) следует подставлять значения коэффициента диффузии D данного газа в воздухе. Ниже (стр. 105) будет рассмотрен процесс молекулярной диффузии во встречном потоке, проходящем через неплотности прокладок фланцев и крышек в оборудование, в котором вредные газы находятся под разрежением. [c.42] Часто в вентиляционных устройствах и вентилируемых помещениях наблюдаются турбулентные потоки, в которых процесс переноса примесей в тысячи раз интенсивнее молекулярной диффузии. При этом влиянием молекулярной диффузии можно пренебречь и учитывать только турбулентную диффузию. [c.42] При малой интенсивности турбулентности среды, когда коэффициенты турбулентной и молекулярной диффузии одного порядка, в формулах следует принимать сумму обоих коэффициентов, т. е. А + D. [c.42] Если коэффициент D диффузии является физической величиной, которая известна, то для нахождения коэффициента А турбулентного обмена должна быть установлена его зависимость от заданных величин, характеризующих турбулентное течение [22]. [c.42] Термин турбулентность широко применяется для характеристики движения жидкости, но, как отмечается в литературе, в настоящее время еще не выработано полное и универсальное определение этого термина. [c.43] В 1937 г. Тейлор и Карман [23] предложили следующее определение Турбулентность — это неупорядоченное движение, которое в общем случае возникает в жидкостях, газообразных или капельных, когда они обтекают непроницаемые поверхности или же когда соседние друг с другом потоки одной и той же жидкости следуют рядом или проникают один в другой . [c.43] В этом определении подчеркивается неупорядоченность течения и невозможность описать его го всех деталях как функцию времени и пространственных координат. Но турбулентное течение не настолько неупорядоченно, что не поддается вообще никакому математическому анализу. [c.43] Турбулентное движение можно описать статистически с помощью законов теории вероятности и найти определяющие его средние значения величин скорости, давления, температур. Исходя из этого, Хинце [23] предлагает следующее определение турбулентности Турбулентное движение предг.олагает наличие неупорядоченности течения, в котором различные величины претерпевают хаотические изменения по времени и пространственным координатам и при этом могут быть выделены статистически точные их осредненные значения . [c.43] Однако и это более полное определение не отражает характерные свойства турбулентности. Необходимо к ним добавить еще два признака. Е. М. Минский и В. Г. Невз-глядов [24, 25] отмечают как первый главный признак турбулентности — перемешивание и в связи с этим пульсацию скоростей. [c.43] В отличие от молекулярного перемешивания масштабы движения, вызывающего турбулентный перенос, соизмеримы с масштабами объекта, в котором происходит процесс турбулентного перемешивания, поэтому в данном случае процесс перемешивания зависит от размеров объекта. [c.43] Вторым признаком следует считать характерную для турбулентных течений высокую диссипативность энергии. [c.43] При ламинарном движении, которое также диссипативно, кинетическая энергия непосредственно переходит в тепло в результате молекулярного взаимодействия (трения между слоями жидкости, движущимися с разной скоростью). [c.44] При турбулентном течении кинетическая энергия главного движения тратится сначала на создание дополнительных движений (поперечных пульсаций). Эти пульсации, имеющие масштаб, соизмеримый с размерами объекта, в котором происходит течение, переносят отнятую от главного движения энергию почти по всей массе двигающейся жидкости, стремясь распределить ее равномерно. За счет энергии крупных вихрей, соизмеримых по масштабу с масштабом всего потока в целом, образуются мелкие вихри. Наблюдается поток энергии , непрерывно передаваемый от пульсаций больших масштабов к пульсациям меньших масштабов. В вихрях мелких масштабов, где градиент скоростей большой и силы вязкости существенны, кинетическая энергия переходит в тепло. [c.44] Вернуться к основной статье